Skip to main content

AI　モンスターの知能

モンスターに視覚を与える

isFindPlayer は誰が決めているのか？

1. 前回までの確認

前回、モンスターの行動を if文 で切り替える考え方を学びました。

例えば、次のような処理です。

if (isAttackRange)
{
    Attack();
}
else if (isFindPlayer)
{
    ChasePlayer();
}
else
{
    Idle();
}

この処理では、モンスターは次のように行動します。

条件 行動
攻撃範囲にいる 攻撃する
プレイヤーを見つけている 追いかける
どちらでもない 待機する

このように、条件によって行動を変えることで、モンスターが考えて動いているように見えます。

2. ここで問い

次の変数に注目してください。

isFindPlayer

これは、

プレイヤーを見つけているか？

を表すフラグです。

しかし、ここで考えるべきことがあります。

isFindPlayer は誰が決めているのか？

プログラムの中で、

if (isFindPlayer)

と書くことはできます。

しかし、isFindPlayer が true になる理由を作らなければ、モンスターはプレイヤーを見つけることができません。

つまり、

isFindPlayer = true;

になる条件を、こちらで作る必要があります。

3. ゲームAIには「知覚」が必要

モンスターが行動を決めるには、まずゲームの状況を知る必要があります。

例えば、

  • プレイヤーが近くにいる
  • プレイヤーが前方にいる
  • プレイヤーとの間に壁がない
  • プレイヤーが音を立てた
  • プレイヤーが攻撃してきた

などです。

このように、AIがゲームの状況を知る仕組みを 知覚 と呼びます。

4. 人間の「見る」とAIの「見る」は違う

人間は目で映像を見ています。

しかし、ゲームAIは本当に画面を見ているわけではありません。

ゲームAIは、次のような数値や条件を使って「見えているか」を判定します。

距離は近いか？
前方にいるか？
壁に隠れていないか？

つまり、ゲームAIの視覚とは、

画像を見ること

ではなく、

条件を満たしたら「見えている」とする処理

です。

5. まず一番簡単な視覚を作る

最初は、距離だけで考えます。

例えば、

プレイヤーが10m以内にいたら発見

というルールにします。

この場合、モンスターはプレイヤーとの距離を調べます。

VECTOR toPlayer = VSub(playerPos, enemyPos);
float distance = VSize(toPlayer);

if (distance < VIEW_DISTANCE)
{
    isFindPlayer = true;
}
else
{
    isFindPlayer = false;
}

ここで、VIEW_DISTANCE は視界距離です。

const float VIEW_DISTANCE = 10.0f;

6. 距離だけの視覚の問題点

距離だけで判定すると、かなり単純なAIになります。

例えば、次のような問題があります。

問題1：後ろにいても見つかる

距離だけで判定すると、プレイヤーがモンスターの後ろにいても見つかってしまいます。

プレイヤー
   ↓
モンスター → 前を向いている

本当なら、モンスターの後ろにいるプレイヤーは見えないはずです。

でも距離だけで判定していると、近ければ見つかります。

問題2：壁越しでも見つかる

距離だけで判定すると、壁の向こうにいるプレイヤーも見つかってしまいます。

モンスター　｜壁｜　プレイヤー

本当なら、壁があるので見えないはずです。

でも距離だけで判定していると、近ければ見つかります。

7. 視覚に必要な条件

より自然な視覚を作るには、次の3つを考えます。

1. 距離
2. 向き
3. 障害物

8. 条件1：距離

まずは距離です。

プレイヤーが遠すぎるなら見えない

これは分かりやすい条件です。

if (distance > VIEW_DISTANCE)
{
    isFindPlayer = false;
}

9. 条件2：向き

次に、プレイヤーがモンスターの前方にいるかを調べます。

モンスターには向きがあります。

モンスター → 前方

プレイヤーが前方にいれば見える。

モンスター → プレイヤー

しかし、プレイヤーが後ろにいるなら見えません。

プレイヤー ← モンスター

10. 前方にいるかをどう調べるか

ここで使うのが 内積 です。

必要なベクトルは2つです。

モンスターの前方向
モンスターからプレイヤーへの方向

11. モンスターからプレイヤーへの方向

まず、モンスターからプレイヤーへのベクトルを求めます。

VECTOR toPlayer = VSub(playerPos, enemyPos);

次に、長さを1にします。

float distance = VSize(toPlayer);
VECTOR dirToPlayer = VScale(toPlayer, 1.0f / distance);

この dirToPlayer が、モンスターから見たプレイヤーの方向です。

12. モンスターの前方向

次に、モンスターの前方向を用意します。

例として、Y軸回転から前方向を作るなら、次のようになります。

VECTOR forward =
{
    sinf(enemyRotY),
    0.0f,
    cosf(enemyRotY)
};

ただし、モデルの正面方向や座標系によって、sinf と cosf の使い方は変わることがあります。

13. 内積で角度を調べる

2つのベクトルの内積を取ります。

float dot = VDot(forward, dirToPlayer);

dot の値は、だいたい次のように考えられます。

dotの値 意味
1.0 に近い 正面にいる
0.0 に近い 横にいる
-1.0 に近い 後ろにいる

14. 視野角の判定

例えば、次のようにします。

const float VIEW_DOT = 0.5f;

if (dot > VIEW_DOT)
{
    isFindPlayer = true;
}
else
{
    isFindPlayer = false;
}

dot > 0.5f なら、前方のある範囲内にいると判断できます。

15. VIEW_DOT の目安

条件 見える範囲の目安
dot > 0.5f 前方約120度
dot > 0.707f 前方約90度
dot > 0.866f 前方約60度

数値を大きくすると、視野が狭くなります。

数値を小さくすると、視野が広くなります。

16. 距離と向きを組み合わせる

距離と向きを組み合わせると、次のような判定になります。

bool CheckCanSeePlayer()
{
    VECTOR toPlayer = VSub(playerPos, enemyPos);
    float distance = VSize(toPlayer);

    if (distance > VIEW_DISTANCE)
    {
        return false;
    }

    if (distance < 0.001f)
    {
        return true;
    }

    VECTOR dirToPlayer = VScale(toPlayer, 1.0f / distance);

    VECTOR forward =
    {
        sinf(enemyRotY),
        0.0f,
        cosf(enemyRotY)
    };

    float dot = VDot(forward, dirToPlayer);

    if (dot < VIEW_DOT)
    {
        return false;
    }

    return true;
}

この関数は、

プレイヤーが見えているなら true
見えていないなら false

を返します。

17. 条件3：障害物

まだ問題があります。

距離が近くて、前方にいても、壁の向こうにいるなら本当は見えません。

モンスター ---- 壁 ---- プレイヤー

この場合は、見えないようにしたいです。

18. 壁で見えない処理

考え方は単純です。

モンスターからプレイヤーまで線を引く
↓
途中に壁があるか調べる
↓
壁があれば見えない
↓
壁がなければ見える

このような判定を、レイ判定やライン判定と呼びます。

19. 疑似コード

bool isHitWall = CheckLineHitWall(enemyPos, playerPos);

if (isHitWall)
{
    return false;
}

CheckLineHitWall は、敵とプレイヤーの間に壁があるか調べる処理だと考えてください。

20. 最終的な視覚判定

距離、向き、壁を組み合わせると、次のような流れになります。

bool CheckCanSeePlayer()
{
    VECTOR toPlayer = VSub(playerPos, enemyPos);
    float distance = VSize(toPlayer);

    // 遠すぎるなら見えない
    if (distance > VIEW_DISTANCE)
    {
        return false;
    }

    // ほぼ同じ位置なら見えている扱い
    if (distance < 0.001f)
    {
        return true;
    }

    // 方向を求める
    VECTOR dirToPlayer = VScale(toPlayer, 1.0f / distance);

    // モンスターの前方向
    VECTOR forward =
    {
        sinf(enemyRotY),
        0.0f,
        cosf(enemyRotY)
    };

    // 前方にいるか調べる
    float dot = VDot(forward, dirToPlayer);

    if (dot < VIEW_DOT)
    {
        return false;
    }

    // 壁があれば見えない
    if (CheckLineHitWall(enemyPos, playerPos))
    {
        return false;
    }

    return true;
}

21. 前回のAIに接続する

視覚判定ができたら、前回のAIに接続できます。

isFindPlayer = CheckCanSeePlayer();

if (isAttackRange)
{
    Attack();
}
else if (isFindPlayer)
{
    ChasePlayer();
}
else
{
    Idle();
}

これで、

見えたら追いかける
見えなければ待機する

というモンスターになります。

22. 何がAIらしくなるのか

距離だけで判定していたときは、

近ければ必ず見つかる

という動きでした。

しかし、視野角や壁判定を入れると、次のようになります。

後ろに回ると気づかれない
壁に隠れると見つからない
正面に出ると追いかけてくる

このようなルールがあると、プレイヤーは、

敵に見つかった
敵から隠れた
敵の背後を取った

と感じやすくなります。

つまり、AIが少し賢く見えます。

23. 重要な考え方

ゲームAIは、本当に人間のように世界を理解しているわけではありません。

しかし、次のような情報を使うことで、考えているように見せることができます。

距離
方向
角度
障害物
時間
状態

AIは、世界をそのまま理解しているのではなく、ゲームに必要な情報だけを取り出して判断しています。

まとめ

今回のポイントは次の通りです。

isFindPlayer は勝手に決まらない

AIには知覚が必要

ゲームAIの視覚は画像を見ることではない

距離・向き・壁で「見えている」を作る

見えているかどうかをフラグにして、行動分岐に使う

最後の確認問題

問1

次のフラグは何を表しているか説明しなさい。

bool isFindPlayer;

問2

距離だけでプレイヤーを発見するAIには、どんな問題がありますか。
2つ書きなさい。

問3

モンスターの前方にプレイヤーがいるかを調べるために使う計算は何ですか。

問4

壁の向こうにいるプレイヤーを見えないようにするには、どのような判定が必要ですか。

問5

次の処理の意味を説明しなさい。

isFindPlayer = CheckCanSeePlayer();

発展課題

次のようなモンスターを考えなさい。

普段は巡回している。
プレイヤーが視界に入ったら追いかける。
壁の向こうに逃げられたら見失う。
見失ったら、その場で3秒間探す。
それでも見つからなければ巡回に戻る。

このモンスターに必要なフラグを考えなさい。

例：

bool isFindPlayer;
bool isLostPlayer;
bool isSearching;
bool isPatrol;

さらに、どのような順番で if文 を書けばよいか考えなさい。

Back to top